Bài giảng Giới thiệu và cơ sở thiết kế công trình thủy

Các hình thức khai thác và sử dụng Đối với nước mặt: • Hứng trực tiếp nước mưa tưới ruộng; • Lấy trực tiếp từ sông hồ tự nhiên phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên; • Chủ động làm hồ điều ti

CHƯƠNG I : KIẾN THỨC CHUNG VỀ

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

CÁC NỘI DUNG CHÍNH:

I Vai trò của công trình thủy lợi

II Nhu cầu sử dụng nước & các hình thức sử

dụng

III Khái niệm công trình thủy

IV Phát triển thủy lợi ở Việt nam

I Vai trò của công trình thủy lợi

 Nguồn nước nói chung:

• Nước là yếu tố quyết định sự sống trên trái đất (người, động, thực vật).

• Trữ lượng nước trên trái đất rất lớn: 1,5 tỷ m3

• Nước biển, đại dương : 90%

• Nước sông ,hồ, nước ngầm, hơi nước:10%

 Nguồn nước ở Việt nam:

• Trữ lượng nước tương đối lớn: Tổng lượng nước sông: 845

km3/năm;

• Đặc điểm: phân bố không đều

- Theo không gian:

Mưa nhiều:vùng núi phía Bắc,bắc Trung bô Mưa ít: ven biển cực nam Trung bộ

- Theo thời gian:

Mùa mưa: chiếm 70-80% tổng lượng mưa Mùa khô : chỉ chiếm 20-30 %

I Vai trò của công trình thủy lợi

 Hậu quả thường gặp:

• mùa mưa: lũ, úng ngập;

• mùa khô: hạn hán =>ảnh hưởng SX NN

 Các tác đông của biến đổi khí hậu :

• phân bố lượng mưa: chiều hướng bất lợi

• quy luật bão,nóng,rét: cực đoan hơn;

• nước biển dâng:nguy cơ mất đất canh tác, ngập úng khu dân cư, vùng kinh tế.

Vì vậy, cần phải có biện pháp thủy lợi tác động điều iết nước,phát huy mặt lợi, hạn chế mặt hại.

II Nhu cầu sử dụng nước & các hình thức khai

thác và sử dụng

II.1 Nhu cầu sử dụng nước

• Ăn uống, sinh hoạt, làm mát;

• SX NN: tưới lúa, màu, cây công nghiệp

• Phát điện (các nhà máy TĐ);

• Nuôi trồng thủy sản, đồng muối;

• Giao thông thủy;

II.2 Các hình thức khai thác và sử dụng

 Đối với nước mặt:

• Hứng trực tiếp nước mưa (tưới ruộng);

• Lấy trực tiếp từ sông hồ tự nhiên (phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên);

• Chủ động làm hồ điều tiết và hệ thống dẫn nước (công trình thủy);

• Xử lý nước thải (từ sản xuất, sinh hoạt).

 Đối với nước ngầm:

• Đào giếng (kiểu truyền thống);

• Khoan và bơm hút (hình thức công nghiệp).

III Khái niệm về công trình thủy

III.1 Khái niệm:

Là công trình được xây dựng để khai thác, SD nguồn nước, phòng và chống thủy tai.

III.2 Đặc điểm:

• Chịu tác động trực tiếp của nước

- Nước tiếp xúc với bề mặt công trình;

- Nước tràn trên mặt công trình;

- Nước thấm qua thân, nền, vai CT;

- Hơi nước trong không khí.

• Có quy mô,phạm vi bố trí, mức độ ảnh hưởng rất đa

dạng, phong phú.

III Khái niệm công trình thủy

III.3 Các chức năng công trình thủy nói chung

 Điều tiết, khai thác nguồn nước

• Hồ điều tiết (hồ nhân tạo): đắp đập chắn ngang sông, suối tạo thànhhồ;

• Lấy nước trực tiếp từ sông, hồ tự nhiên: cống lấy nước, trạm bơm;

• Dẫn nước từ nguồn đến hộ dùng: hệ thống kênh, máng, đường ống;

• Biến thủy năng thành điện năng: các nhà máy thủy điện

• Hệ thống đê sông, đê biển: chống nước lũ, triều tràn vào đồngruộng, khu dân cư;

• Hệ thống kè bảo vệ bờ sông, biển;

III Khỏi niệm về cụng trỡnh thủy lợi

1 Cụng trỡnh dõng nước: cỏc loại đập tạo thành hồ chứa hay đập dõng nước trờn sụng suối.

- Tích nớc

- Tăng cột nớc

- Điều tiết dòng chảy

- Gây ra hiện tợng thấm

- Thay đổi mực nớc ngầm

- Là công trình ngăn hoàn toàn dòng chảy

III.4 Cỏc loại cụng trỡnh thủy lợi

III.4 Các loại công trình thủy lợi

- Kh«ng ng¨n hoµn toµn dßng ch¶y

- Kh«ng cã t¸c dông d©ng níc

2 Các công trình điều chỉnh dòng chảy: đê, đập hớng dòng, các loại kè

Các loại công trình điều chỉnh dòng chảy gồm?

- Hệ thống đê dọc các bờ sông để chống nớc lũ tràn vào đồng ruộng, các khu dân c, khu kinh tế

- Các đập mỏ hàn, tờng hớng dòng để lái dòng chảy trong sông theo hớng có lợi cho lấy nớc, chống xói lở bờ.

- Các kè để bảo vệ bờ sông, mái đê khỏi bị xói do sóng đánh hay do dòng chảy mặt thúc vào trong mùa lũ.

- Các hệ thống lái dòng đặc biệt dùng để hớng dòng chảy mặt vào cửa lấy nớc, xói trôi các bãi bồi, cải tạo luồng lạch phục vụ giao thông thuỷ.

III.4 Cỏc loại cụng trỡnh thủy lợi

III.4 Cỏc loại cụng trỡnh thủy lợi

3 Cỏc cụng trinh dẫn nước: kờnh,đường hầm, cầu mỏng, xi

phụng đường ống dẫn nước

Chuyển nớc với các lu lợng khác nhau, sử dụng cho

nhiều mục đích khác nhau

+ Cấp nớc, tiêu thoát nớc

+ Giao thông thuỷ

III.4 Cỏc loại cụng trỡnh thủy lợi

Các công trinh dẫn nớc: gồm

- Kênh: là một dạng sông nhân tạo, đợc đào, đắp hoặc nửa

đào nửa đắp hay xây

- Máng nớc, dốc nớc, bậc nớc, cầu máng: là kênh nhân tạo

đợc xây trên mặt đất hoặc cao hơn mặt đất, các công trình này đợc sử dụng khi điều kiện địa hình, địa chất không cho phép làm kênh

- Đờng hầm: đợc xây dựng dới đất, trong núi

- Đờng ống: là những ống dẫn nớc làm bằng thép, bê tông

cốt thép Có thể đợc đặt trên mặt hoặc dới đất hoặc bố trí trong thân đập, dới kênh mơng, đê

III.4 Cỏc loại cụng trỡnh thủy lợi

- Công trình cấp nớc và thoát nớc: công trình lấy nớc, dẫn nớc,

trạm bơm, công trình cho vệ sinh, thoát nớc

- Công trình cho cá: đờng cá đi, đờng chuyển cá, hồ nuôi cá

hå cam ranh (kh¸nh hoµ)

CÊp níc tíi 4 600 ha, cÊp níc sinh ho¹t 70 000 d©n Vhå: 22.10 x 10 6 m 3 , L®Ëp: 1734.0m, - H®Ëp: 23.2 m

hå ayun h¹ (gia lai)

Tíi tù ch¶y 13 500 ha, kÕt hîp ph¸t ®iÖn (c«ng suÊt 2700 KW)

Vhå: 253 x 106 m3, L®Ëp: 370.0m, H®Ëp: 36.0m

• Cống Liên Mạc (mới)

IV.PHÁT TRIỂN THỦY LỢI Ở VIỆT NAM

1.Thời phong kiến:

• Đào sông dẫn nước tưới tiêu,GT thủy ;

- Năm 938: đào sông Đồng Cổ- Ba Hòa;

- Năm 1029, 1231: đào sông Lam, sông Trầm,sông Hào (Nghệ An, Thanh Hóa);

• Đắp đê: từ năm 1108 đắp đê La Thành Hệ thống đê liên tục được bồi trúc, mở rộng.

2.Thời thuộc Pháp: xây dựng được 12 hệ thống thủy lợi lớn (Đô Lương, Bái Thượng, Thác Huống, Liễn Sơn,

Liên Mạc…).

3 C.Sau CM Tháng 8-1945 đến năm 1975

• Khôi phục các HT thủy lợi cũ;

• Tu bổ đê điều, xây mới các HT thủy nông,một số NMTĐ Tiêu biểu:cống phân lũ Vân Cốc, HT thủy nông Bắc Hưng Hải, NMTĐ Thác Bà…

4 Sau thống nhất đất nước (1975):

• Thủy lợi phát triển mạnh mẽ trên cả nước.

• Thủy nông: chủ động tưới 6 triệu ha lúa, 60 vạn ha màu, tiêu úng >90 vạn ha =>SX NN phát triển mạnh mẽ, VN

thành nước xuất khẩu gạo

IV.PHÁT TRIỂN THỦY LỢI Ở VIỆT NAM

4 Sau thống nhất đất nước (1975) (tiếp):

• Phòng chống lũ lụt: xây dựng và ngày càng kiên cố hóa

HT đê sông dài 6000 km, đê biển dài 2000 km;

• Thủy điện: XD hàng loạt NMTĐ

• TĐ lớn nhất đang vận hành: TĐ Hòa Bình (1920 MW);

• Sắp XD xong: TĐ Sơn La (2400 MW);

• Chuẩn bị XD: TĐ Lai Châu (1200 MW).

IV.PHÁT TRIỂN THỦY LỢI Ở VIỆT NAM

5.Triển vọng phát triển Thủy lợi VN

• Hoàn thiện, hiện đại hóa các HT tưới tiêu, cấp thoát

nước;

• Nâng cấp, hoàn thiện các HT đê kè sông, biển => nâng cao độ tin cậy;

• Tiếp tục XD, hiện đại hóa CT quản lý các CT thủy điện;

• Đa dạng hóa các dịch vụ về nước;

CHƯƠNG II : CÔNG TRÌNH THỦY VÀ ĐIỀU

KIỆN LÀM VIỆC

CÁC NỘI DUNG CHÍNH:

I Các loại công trình thủy

II Đầu mối Thủy lợi và hệ thống thuỷ lợi

III Cấp công trình Thủy lợi

IV Điều kiện làm việc của công trình thủy

I Các loại công trình thủy

I.1 Các loại đập:

- Khái niệm: Là công trình chắn ngang sông, kênh, tạo ra

chênh lệch mực nước thượng lưu và hạ lưu;

thép, tổng hợp…

1 Đập đất

- Vật liệu: đất là chủ yếu (vật liệu tại chỗ);

- Mắt cắt: dạng hình thang, khối lượng lớn

- Dễ thấm nước, dễ biến dạng.

- Có thể đắp trên mọi loại nền.

- Là loại phổ biến nhất hiện nay.

- ở Việt nam: đập đất chiếm 90% số đập đã xây dựng.

- Một số đập đất lớn ở Việt nam.

hå s«ng quao(B×nh thuËn)

CÊp níc tíi cho 8120 ha canh t¸c, gi¶m nhÑ lò thiªn tai Vhå: 73.0 x 10 6 m 3 , L®Ëp: 886.0 m, H®Ëp: 40.0m

2 Đập đỏ.

• Đặc điểm:

- Sử dụng vật liệu đỏ là chủ đạo;

- Nhất thiết phải cú bộ phận chống thấm.

- Cú thể xõy dựng đập với chiều cao lớn(Đập Nurờk -300m).

- Thi cụng ớt phụ thuộc vào thời tiết.

- Yờu cầu nền cao hơn đập đất Đập đá đổ có thiết bị chống thấm kiểu

2 Đập đỏ.

• Phõn loại đập đỏ (tiếp)

+ Đập đỏ đổ cú tường lừi (đất, bờ tụng asfalt, BTCT)

Đập đá đổ có thiết bị chống thấm kiểu

từơng nghiêng và kiểu từơng tâm

I.1 Cỏc loại đập

2 Đập đỏ.

• Phõn loại đập đỏ (tiếp)

- Đập đỏ hỗn hợp: Đỏ - đất, đỏ đổ - đỏ xõy, đỏ đổ- bờ tụng Đập đá xếp và hỗn hợp

I.1 Cỏc loại đập

Hồ Hoà Bình

Đập cao: 127m; Công suất : 1.92 triệu KW- Nhiệm vụ: Cắt lũ cho

đồng bằng Bắc bộ, phat điện, cung cấp nước tưới.

Đập đá cửa đạt (thanh hóa)

3 Đập bê tông trọng lực.

- Vật liệu: bê tông, đá xây

- KL lớn, ổn định nhờ trọng lượng bản thân.

- Yêu cầu nền cao hơn đập đá.

- Kết hợp dâng nước và tràn nước.

ĐẬPLÒNGSÔNG(BÌNHTHUẬN)

đập định bình (bình định)

I.1 Các loại đập (tiếp)

4 Các loại đập bê tông cốt thép.

- Giảm khối lượng bê tông, tiết kiệm xi măng.

- ổn định không chỉ dựa vào trọng lượng bản thân.

- Có yêu cầu bố trí cốt thép để tăng cường khả năng chịu lực

- Yêu cầu nền rất cao.

dạng chữ V hay chữ U.

- Yêu cầu địa chất: Thường xây đập trên nền đá tốt.

- Yêu cầu địa hình: Thích hợp với các lòng sông rộng, bờ

thoải.

(a) Đập bản phẳng; (b) Đập liên vòm; (c) Đập to đầu

§Ëp to ®Çu Itaipu (Brazil) cao 196m,

I.1 Các loại đập (tiếp)

5 Đập gỗ.

• Đặc điểm:

- Vật liệu gỗ là chủ yếu.

- Chiều cao đập không lớn.

- Thường kém bền theo thời gian.

- Ngày nay ít được sử dụng.

• Các loại ( theo kết cấu):

- Đập cọc gỗ.

- Đập tường chống.

- Đập cũi gỗ.

Đập cũi gỗ

c) Đập cũi gỗ = cũi gỗ + đất, cát , đá

6 Đập bằng rọ đỏ:

Đặc điểm: cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, độ ổn định

cao hơn đập đá rời.

Các dạng mặt cắt: bậc thang, hình thang, chữ nhật.

§Ëp cao su

§Ëp cao su nam Th¹ch H·n – qu¶ng trÞ

Đập cao su

Đập cao su thác prenn - lâm đồng

I.2 Công trình tháo lũ

1 Nhiệm vụ của CT tháo lũ:

- Tháo nước thừa trong mùa lũ.

- Có thể kết hợp tháo cạn 1 phần hồ.

- Có thể kết hợp tháo lũ thi công, tháo

- Nước thường xuyên, tháo bùn cát.

2 Phân loại:

• Theo chức năng của CT trong nhiệm vụ chung:

- Đường tràn chính: tháo lũ thường xuyên.

- Đường tràn phụ:

+ Tháo lũ khi lưu lượng lũ về > lũ thiết kế.

+ Tràn ít khi làm việc  có thể chọn kết cấu ít kiên cố.

I.2 Công trình tháo lũ

2 Phân loại (tiếp):

• Theo điều kiện khống chế Q, H:

- Tràn không có cửa van điều tiết (tràn tự động):

+ Đặc điểm: ngưỡng = MNDBT.

+ ưu điểm: kết cấu đơn giản, quản lý dễ dàng (không

có cửa van), làm việc an toàn.

+ Nhược điểm:

+ ứng dụng: CT nhỏ, ở vùng sâu, xa.

I.2 Công trình tháo lũ

2 Phân loại:

• Theo điều kiện khống chế Q, H (tiếp):

- Tràn có cửa van điều tiết (tràn tự động):

+ Đặc điểm: ngưỡng < MNDBT Dùng cửa van để

I.2 Công trình tháo lũ

2 Phân loại (tiếp):

• Theo cao trình đặt CTTL:

- CT tháo lũ đặt trên mặt: thường là tràn hở

+ CT hở  thi công, kiểm tra, sửa chữa dễ.

+ Khó bố trí khi địa hình chật hẹp

- CT tháo lũ dưới sâu: thường là kiểu kín.

+ Có thể đặt dưới đập (xi phông, cống ngầm), hay trong bờ (đường hầm).

+ Có thể tháo nước hồ ở mọi cao trình + CT kín  khó thi công, kiểm tra, sửa chữa.

• Theo kết cấu cụ thể:

Đập tràn, đường tràn dọc, tràn ngang, xi phông, giếng,

gáo…

I.2 Công trình tháo lũ

Đập tràn

a) mÆt b»ng tæng thÓ; b) mÆt c¾t däc; c) mÆt c¾t ngang

Đường tràn dọc

Đường tràn ngang

Các bộ phận:ngưỡng, máng bên, đường tháo.

(máng bên chạy dọc theo đường đồng mức trên bờ hồ)

XI-PHONG THÁO LŨ

- CT tháo lũ kiểu kín, làm việc tự động.

- Có thể đặt trong thân đập hay trong bờ.

36

a) mặt bằng; b) cắt dọc tuyến đập; c) mặt cắt dọc giếng

GIẾNG THÁO LŨ

I.3 CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC

1 Mục đích:

Lấy nước từ sông, kênh, hồ => phục vụ tưới, phát điện,

cấp nước,…

2 Yêu cầu:

- Lấy đủ nước theo biểu đồ đã định (số lượng),

- Đảm bảo chất lượng nước lấy vào kênh (ngăn bùn cát có hại, vật nổi),

- Kiểm soát được ảnh hưởng đến môi trường chung,

- Các yêu cầu chung khác: ổn định, thuận tiện thi công,

quản lý, mỹ quan.

3 Phân loại công trình lấy nước

- Lấy nước không đập.

I.3 CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC

Cèng Xu©n Quan

- Lấy nước bên cạnh có

3 Phân loại công trình lấy nước

Theo thành phần công trình đầu mối (tiếp):

I.4 Các công trình điều chỉnh dòng chảy

- Hệ thống đê: chống lũ tràn, thủy triều

- Các đập mỏ hàn, tường hướng dòng

- Các ngưỡng đáy điều khiển bùn cát

- Các kè bảo vệ mái đê, bờ sông, biển

- Các hệ thống lái dòng đặc biệt

I.5 Các công trình dẫn nước & công trình trên hệ thống kênh

• Công trình dẫn nước:

• Công trình trên hệ thống kênh:

I.6 CÁC CÔNG TRÌNH CHUYÊN MÔN

- Trạm thuỷ điện: nhà máy, buồng xoắn, bể áp lực, tháp

- Công trình cấp nước và thoát nước: công trình lấy nước,

dẫn nước, trạm bơm, công trình cho vệ sinh, thoát

nước

- Công trình cho cá: đường cá đi, đường chuyển cá, hồ

nuôi cá

- Công trình đồng muối: trạm bơm, kênh dẫn, cống trong

môI trường nước mặn.

II.ĐẦU MỐI THỦY LỢI VÀ HỆ THỐNG THỦY LỢI

II.1.Đầu mối thủy lợi

1 Khái niệm: là tập hợp một số công trình trong một phạm vi nhất định để giải quyết những nhiệm vụ thuỷ lợi xác định.

2 Phân loại:

- Đầu mối hồ chứa: gồm đập, công trình tháo lũ, công trình lấy mước và một số công trình chuyên môn (NMTĐ, âu

thuyền, đường cá đi…).

- Đầu mối đập dâng trên sông: gồm đập (thưòng kết hợp với tràn nước), cống lấy nước, cống xả cát, và một số công trình chuyên môn (NMTĐ, âu thuyền, bể lắng cát…).

- Đầu mối công trình lấy nước ven sông: gồm cống lấy nước, cống xả cát, cầu giao thông, có thể có âu thuyền…

- Đầu mối hồ chứa:

- Đầu mối công trình lấy nước ven sông

II.2 HỆ THỐNG THUỶ LỢI:

1 Khái niệm.

- Hệ thống thủy lợi: Tập hợp nhiều đầu mối công trình thuỷ lợi hoặc tậphợp nhiều công trình thuỷ lợi phân bố trên một khu vực lớn để cùng nhaugiải quyết các nhiệm vụ thuỷ lợi đặt ra gọi là hệ thống thuỷ lợi.(tưới tiêu,cấp nước, thuỷ điện, kết hợp, )

đê điều nhằm phục vụ việc tưới tiêu và thoát ứng cho một vùng tứ giácđược giới hạn bởi sông Hồng ở phía Tây, sông Đuống ở phía Bắc, sôngThái Bình ở phía Đông, và sông Luộc ở phía Nam

dâng nước Cầu Sơn, các trạm bơm tưới, tiêu, hệ thống kênh mương vàcác công trình trên kênh Hệ thống thủy nông Cầu Sơn nằm giữa hai dòngsông Thương và sông Lục Nam

III Cấp công trình thủy lợi

III.1 Khái niệm: là thông số nói lên mức độ quan trọng của công trình trong nền KTQD

III.2 Vì sao lại phải xác định cấp công trình: căn cứ vào

nhiệm vụ và mức độ quan trọng mà các công trình thuỷ lợi

III.3 Các cấp của công trình thủy lợi:

- Cấp I : Công trình đặc biệt quan trọng.

III.4 Cách xác định: theo quy phạm hiện hành.

+ Theo năng lực phục vụ:

- Công trình thuỷ nông: theo diện tích tưới (ha).

- Công trình thuỷ điện: theo công suất lắp máy (kw).

- Công trình cấp nước: theo lưu lượng cấp ( m3/s).

+ Theo đặc tính kỹ thuật của công trình:

VLXD đập, chiều cao đập, loại nền.

+ Theo quy mô thiệt hại mà công trình có thể gây ra.

III.5 Ý nghĩa: từ cấp công trình xác định được các chỉ tiêu TK

- Mức đảm bảo phục vụ, tuổi thọ công trình.

- Mức đảm bảo an toàn trong từng giai đoạn.

- Quy mô, mức độ chính xác trong khảo sát, thiết kế….

III Cấp công trình thủy lợi (tiếp)

IV.1.Tác dụng của nước:

- Tác dụng của dòng thấm (qua thân CT, nền, bờ):

+ Gây mất nước hồ chứa.

+ Gây áp lực lên các bộ phận công trình.

+ Gây biến hình thấm, phá hoại nền hoặc bản thân CT.

+ Gây xói ngầm hoá học (đối với một số loại đá).

IV Điều kiện làm việc của công trình thủy lợi

IV.1.Tác dụng của nước (tiếp):

- Tác dụng vật lý:

+ Độ ẩm thay đổi làm thay đổi chỉ tiêu cơ lý của vật liệu =>

nứt nẻ, giảm sức chịu tải.

+ Dòng chảy qua công trình với vận tốc lớn:

 mài mòn bề mặt công trình (khi có nhiều bùn cát).

 xâm thực bề mặt công trình (khi có các gồ ghề cục bộ).

IV.2.Tác dụng tương hỗ giữa công trình với nền và bờ

- Nước dâng: sóng vỗ=>xói lở bờ; nước thấm vào=> giảm

sức chịu tảI của đất đá.

- Nước hạ nhanh: áp lực thấm ngược=> trượt lở bờ, có thể

ở quy mô lớn, gây tai hoạ.